9.双向链表DoubleLinkList

目录:
1.双向链表的定义
2.双向链表的图解
3.双向链表定义操作
4.双向链表的实现

1.双向链表的定义

每个节点有两个链接：一个指向前一个节点，当此节点为第一个节点时，指向空值；而另一个指向下一个节点，当此节点为最后一个节点时，指向空值

2.双向链表的图解

双向链表.jpg

3.双向链表定义操作

is_empty() 链表是否为空
length() 链表长度
travel() 遍历整个链表
add(item) 链表头部添加元素
append(item) 链表尾部添加元素
insert(pos, item) 指定位置添加元素
remove(item) 删除节点
search(item) 查找节点是否存在

4.双向链表的实现

4.1 结点的实现

class DoubleNode(object):
    """双向链表节点"""
    def __init__(self, item):
        self.item = item
        self.next = None
        self.prev = None

4.2 双向链表的实现

链表初始化：

class DoubleLinkList(object):
    """双向链表"""
    def __init__(self):
        self._head = None

插入元素：

# 头插法
    def add(self, item):
        node = DoubleNode(item)
        if self.is_empty():
            # 如果是空链表，将_head指向node
            self._head = node
        else:
            # 将node的next指向_head的头节点
            node.next = self._head
            # 将_head的头节点的prev指向node
            self._head.prev = node
            # 将_head 指向node
            self._head = node


# 尾插法
    def append(self, item):
        node = DoubleNode(item)
        if self.is_empty():
            # 如果是空链表，将_head指向node
            self._head = node
        else:
            # 移动到链表尾部
            cur = self._head
            while cur.next != None:
                cur = cur.next
            # 将尾节点cur的next指向node
            cur.next = node
            # 将node的prev指向cur
            node.prev = cur


# 任意位置插入
    def insert(self, pos, item):
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        elif pos > (self.length()-1):
            self.append(item)
        else:
            node = DoubleNode(item)
            cur = self._head
            count = 0
            # 移动到指定位置的前一个位置
            while count < (pos-1):
                count += 1
                cur = cur.next
            # 将node的prev指向cur
            node.prev = cur
            # 将node的next指向cur的下一个节点
            node.next = cur.next
            # 将cur的下一个节点的prev指向node
            cur.next.prev = node
            # 将cur的next指向node
            cur.next = node

链表元素的遍历：

# 判断链表是否为空
    def is_empty(self):
        return self._head == None

#返回链表长度
    def length(self):
        cur = self._head
        count = 0
        while cur != None:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count


#遍历整个链表
    def travel(self):
        cur = self._head
        while cur != None:
            print(cur.item,end=' ')
            cur = cur.next
        print("")

结点删除和查找

#删除结点
    def remove(self, item):
        if self.is_empty():
            return
        else:
            cur = self._head
            if cur.item == item:
                # 如果首节点的元素即是要删除的元素
                if cur.next == None:
                    # 如果链表只有这一个节点
                    self._head = None
                else:
                    # 将第二个节点的prev设置为None
                    cur.next.prev = None
                    # 将_head指向第二个节点
                    self._head = cur.next
                return
            while cur != None:
                if cur.item == item:
                    # 将cur的前一个节点的next指向cur的后一个节点
                    cur.prev.next = cur.next
                    # 将cur的后一个节点的prev指向cur的前一个节点
                    cur.next.prev = cur.prev
                    break
                cur = cur.next


#结点查找，返回bool值
    def search(self, item):
        cur = self._head
        while cur != None:
            if cur.item == item:
                return True
            cur = cur.next
        return False

4.3测试

if __name__ == "__main__":
    dll = DoubleLinkList()
    print(dll.is_empty())
    dll.add(1)
    print(dll.is_empty())
    dll.travel()
    dll.add(2)
    dll.append(3)
    print(dll.is_empty())
    dll.travel()
    dll.insert(2, 4)
    dll.travel()
    print("length:{}".format(dll.length()))
    print(dll.search(3))
    print(dll.search(5))
    dll.remove(1)
    print("length:{}".format(dll.length()))
    dll.travel()

# 运行结果
True
False
1 
False
2 1 3 
2 1 4 3 
length:4
True
False
length:3
2 4 3